Les fougères et les fleurs soudoient les fourmis protectrices avec du nectar, mais les fougères ont développé cette capacité beaucoup plus tard : notre étude montre pourquoi.

Regardez attentivement une plante dans votre parc local, votre jardin ou même votre cuisine, et vous constaterez probablement des dégâts.Qu’une chenille ait rongé une partie d’une feuille ou qu’une cochenille suce la sève, les animaux se nourrissent constamment de plantes.

Bien entendu, l’herbivorie, ou la prédation des plantes, n’est pas idéale pour la survie d’une plante.Les plantes ont donc développé de nombreux mécanismes de défense différents pour inhiber cette menace, notamment des armes physiques et chimiques.Par exemple, les cactus arment leur corps d’épines perçant la peau.Les herbes telles que la menthe, la lavande et le romarin produisent des composés odorants volatils qui peuvent aider à dissuader les herbivores.

D’autres plantes ont recours à la corruption de leurs gardes du corps personnels en sécrétant un nectar épais et sucré.

Le nectar est le plus souvent associé aux fleurs, où il est utilisé pour inciter les abeilles, les oiseaux ou les papillons à déplacer le pollen d'une fleur à l'autre.Mais d’autres plantes produisent différents types de glandes nectarifères appelées nectaires extrafloraux.Les plantes produisent ces glandes pour soudoyer les fourmis avec une douce récompense ;en retour, les fourmis défendront la plante contre les insectes herbivores.

J'étudie biologie évolutive des plantes, et a récemment travaillé avec Fay-Wei Li, biologiste des fougères à la Institut Boyce Thompson et l'Université Cornell Corrie Moreau, biologiste des fourmis examiner l'évolution des mécanismes de défense des plantes contre la corruption.

Nous avons trouvé quelque chose de frappant :il y a près de 130 millions d'années, pendant la période géologique du Crétacé, les fougères et les plantes à fleurs des glandes nectarifères corrompues par les fourmis ont évolué indépendamment à peu près au même moment.Nous avons compris cela en utilisant des algorithmes complexes pour estimer l’origine évolutive et l’histoire des fougères, des plantes à fleurs et des fourmis.

Cette période est assez intéressante car elle se situe très tôt dans l’histoire évolutive des plantes à fleurs, mais assez tardivement. histoire évolutive de la fougère.Nos travaux ont démontré que les vieux chiens peuvent apprendre de nouveaux tours – et, plus important encore, comment cela se produit dans les fougères.

Rencontre au dessus du sol

Les plantes sont les principaux producteurs de la quasi-totalité de l’approvisionnement alimentaire sur Terre, de sorte que pratiquement toutes les créatures vivantes dépendent d’elles pour survivre.C’est pour cette raison que l’herbivorie fait partie de la vie.Mais cela entraîne également des coûts importants pour de nombreuses industries, depuis les plantes d’intérieur jusqu’aux cultures agricoles.Grandes épidémies de ravageurs peut même menacer la sécurité alimentaire mondiale.

Pour toutes ces raisons, comprendre comment les plantes se défendent contre les prédateurs constitue un défi crucial.

L’évolution des stratégies de défense médiées par les fourmis a inexorablement lié deux lignées à travers le royaume de la vie.Cela signifiait que les fourmis et les plantes finiraient par évoluer ensemble – un processus appelé coévolution.À mesure qu’une espèce change, l’autre peut changer en réponse, et ces changements peuvent même être codés dans leurs gènes.

Les plantes à fleurs sont apparues au Crétacé, il y a environ 150 millions d’années, et nos analyses ont démontré qu’elles ont formé très tôt des associations étroites avec les fourmis.Ces plantes à fleurs et leurs partenaires fourmis ont apparemment évolué ensemble au fil du temps.

Mais pas les fougères.Bien qu’ils aient le potentiel de développer des nectaires en même temps que des plantes à fleurs, ils n’ont commencé à développer des nectaires à un rythme rapide que lorsqu’ils ont appris à vivre parmi les arbres.

À l'origine, les fougères étaient des plantes terrestres, mais après que les plantes à fleurs se soient transformées en grands arbres, les fougères sautaient sur leurs branches en épiphytes – des plantes qui poussent sur d’autres plantes, souvent sans attachement au sol.

Les fougères peuvent également grimper aux arbres, comme le fait le lierre, ou créer leurs propres troncs dans le cas de fougères arborescentes.Cela a également aidé les fougères à pénétrer dans la canopée.

Le fait que les fougères n’ont commencé à produire du nectar pour les fourmis qu’une fois qu’elles ont grimpé dans les arbres m’a dérouté en tant que biologiste des fougères.C'était le cas, jusqu'à ce que mon co-auteur Corrie Moreau a souligné que la plupart des fourmis vivaient à la cime des arbres.

Cela était parfaitement logique.À mesure que les fougères sont devenues des habitants de la canopée, elles ont commencé à se rapprocher des fourmis déjà associées aux arbres nectarifères.En se mêlant à ces fourmis, les fougères ont finalement exploité la relation mutuellement bénéfique établie entre les fourmis et les plantes à fleurs.

L'évolution et l'écologie des relations fougères-fourmis

Même si notre étude a découvert de nouveaux aspects de la défense des plantes médiée par les fourmis, elle a laissé de nombreuses questions sans réponse.Par exemple, certaines fourmis se spécialisent-elles dans les fougères, ou sont-elles des généralistes capables de se nourrir du nectar d’une plus large gamme de plantes ?Comment, exactement, les plantes ont-elles développé à l’origine la capacité physique de produire du nectar extra-floral ?Les gènes qui codent pour le développement du nectaire sont-ils les mêmes entre les fougères et les plantes à fleurs ?La chimie du nectar des fougères et des plantes à fleurs est-elle la même ?

Notre étude jette les bases de recherches plus approfondies sur l’évolution et l’écologie de ces nectaires.Il s’agit d’une science fondamentale importante.Il est également concevable que la recherche dans ce domaine puisse contribuer à des programmes de sélection favorisant la défense des fourmis par l’intermédiaire du nectaire, réduisant ainsi le besoin de pesticides pour protéger les plantes des prédateurs.